6SL3060-4AF00-0AA0連接電纜

 一、前言

    工作小時(shí)累計(jì)是工程機(jī)械設(shè)備一個(gè)的功能。一方面它是企業(yè)與客戶之間履行保修條款的重要的數(shù)字證據(jù)；另一方面也是用戶施工結(jié)算的有效工作數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的小時(shí)計(jì)大都是電磁機(jī)械式的，也有用液晶式的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，plc（可編程序控制器）在工程機(jī)械設(shè)備上被廣泛應(yīng)用。三一重工股份有限公司在所有的產(chǎn)品中全部使用了siemens公司的S7-200PLC，使產(chǎn)品的可靠性、控制精度、智能化程度、擴(kuò)展性都有了很大的提高。S7-200功能強(qiáng)大、資源豐富，用它來(lái)實(shí)現(xiàn)工作小時(shí)累計(jì)是可行的,傳統(tǒng)的小時(shí)計(jì)可以省掉。

    硬件組成

    在現(xiàn)有的S7-200PLC電氣系統(tǒng)中，不需要增加任何資源。在外部計(jì)時(shí)條件滿足的情況下，CPU開始計(jì)時(shí)，同時(shí)，計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)通過PPI電纜傳到人機(jī)界面顯示。

    軟件設(shè)計(jì)

    計(jì)時(shí)器。利用系統(tǒng)的特殊寄存器標(biāo)志位SM0.5作為計(jì)時(shí)脈沖，接通一次（或斷開一次）為1秒，用計(jì)數(shù)器累計(jì)時(shí)間，滿60向前進(jìn)位。

    時(shí)間累計(jì)。實(shí)時(shí)的小時(shí)計(jì)是前一次的累計(jì)時(shí)間加本次的工作時(shí)間。H=h0+h1。

    時(shí)間存儲(chǔ)。用存儲(chǔ)的方式存儲(chǔ)時(shí)間數(shù)據(jù)到EEPROM存儲(chǔ)器。

    存儲(chǔ)周期。存儲(chǔ)周期長(zhǎng)，EEPR

    OM存儲(chǔ)器使用的時(shí)間長(zhǎng)，但計(jì)時(shí)精度低；存儲(chǔ)周期短，計(jì)時(shí)精度高，但EEPROM存儲(chǔ)器使用的時(shí)間短。這是一個(gè)矛盾的統(tǒng)一，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況確定合適的存儲(chǔ)周期，一般設(shè)計(jì)為3-5分鐘。進(jìn)行一次存儲(chǔ)的操作，掃描時(shí)間會(huì)增加15-20ms。

    小時(shí)計(jì)編輯功能?？紤]到CPU有可能損壞的原因，更換CPU后小時(shí)計(jì)的數(shù)據(jù)會(huì)清零，所以，小時(shí)計(jì)要有編輯的功能才更完善，當(dāng)更換CPU后，通過界面可以把以前的工作數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)并存儲(chǔ)，在這項(xiàng)操作時(shí)，為了使編輯的數(shù)據(jù)能夠成功存儲(chǔ)到存儲(chǔ)區(qū)，必須在數(shù)據(jù)編輯完后，讓CPU再運(yùn)行一個(gè)大于存儲(chǔ)周期的時(shí)間。當(dāng)然，為了使工作數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)性，小時(shí)計(jì)的編輯一定要密碼進(jìn)入。

    存儲(chǔ)地址更換。為了小時(shí)計(jì)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，存儲(chǔ)周期不能設(shè)計(jì)得太長(zhǎng)，一般設(shè)計(jì)為3-5分鐘。EEPROM存儲(chǔ)器操作的安全次數(shù)為10萬(wàn)次，那么一個(gè)EEPROM存儲(chǔ)器安全計(jì)時(shí)時(shí)間為100000×3/60=5000小時(shí)，一般機(jī)器的工作壽命是大于這個(gè)時(shí)間。解決這個(gè)問題的辦法是在計(jì)時(shí)次數(shù)超過100000次時(shí)，更換存儲(chǔ)地址。為了存儲(chǔ)地址更換的方便，小時(shí)計(jì)的尋址方式采用間接尋址。

    存儲(chǔ)次數(shù)存儲(chǔ)。為了小時(shí)計(jì)存儲(chǔ)地址更換的需要，存儲(chǔ)次數(shù)也要與小時(shí)計(jì)一樣進(jìn)行存儲(chǔ)，并到100000次后更換地址。

    地址更換的次數(shù)存儲(chǔ)。為了小時(shí)計(jì)存儲(chǔ)地址更換的需要，地址更換的次數(shù)也要與小時(shí)計(jì)一樣進(jìn)行存儲(chǔ)，由于次數(shù)不多，所以，不要更換地址。

    程序流程簡(jiǎn)圖

    誤差分析

    小計(jì)時(shí)產(chǎn)生誤差的原因有兩方面，一個(gè)是計(jì)時(shí)誤差，另一個(gè)是存儲(chǔ)誤差。

    計(jì)時(shí)誤差。本小時(shí)計(jì)的計(jì)時(shí)器是用系統(tǒng)特殊寄存器標(biāo)志位SM0.5，它的狀態(tài)變化周期是500ms，如果程序運(yùn)行時(shí)捕捉不到狀態(tài)的變化就產(chǎn)生誤差。通過長(zhǎng)期的監(jiān)控實(shí)驗(yàn)，這個(gè)計(jì)時(shí)誤差很小，1小時(shí)的誤差不到1秒，可以忽略不計(jì)。

    存儲(chǔ)誤差。機(jī)器在關(guān)機(jī)時(shí)，最后一次存儲(chǔ)還沒來(lái)得及執(zhí)行，產(chǎn)生存儲(chǔ)誤差。這個(gè)誤差是一個(gè)負(fù)差，計(jì)時(shí)時(shí)間比實(shí)際的工作時(shí)間表小。每次關(guān)機(jī)的最大誤差是一個(gè)存儲(chǔ)周期的時(shí)間3分鐘。

    總結(jié)

    經(jīng)過500臺(tái)機(jī)器三年時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)施工運(yùn)行，小時(shí)計(jì)工作穩(wěn)定可靠，沒有出現(xiàn)任何故障。最大的計(jì)時(shí)時(shí)間已達(dá)8000小時(shí)。

    小時(shí)計(jì)計(jì)時(shí)范圍寬，可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)以上，可滿足機(jī)器終身的計(jì)時(shí)要求。

    時(shí)間數(shù)據(jù)存在EEPROM上，更可靠、更安全。

    小時(shí)計(jì)數(shù)據(jù)可以密碼進(jìn)入進(jìn)行編輯，消除了CPU損壞的后顧之憂。

    可以節(jié)省一個(gè)電磁機(jī)械式的小時(shí)計(jì)，節(jié)約了一定的生產(chǎn)成本。

    的缺陷是存在一個(gè)存儲(chǔ)誤差，這個(gè)問題是可以通過程序的改進(jìn)使誤差減到最小。

6SL3060-4AF00-0AA0連接電纜

Siemens編程器S7-200系列用在中小型設(shè)備上的自動(dòng)系統(tǒng)的控制單元，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)，監(jiān)測(cè)及控制。

　　　在這里，和大家一起來(lái)討論S7-200幾個(gè)使用方面的情況。

　1.步進(jìn)，伺服脈沖定位控制。

　　在設(shè)備的控制系統(tǒng)中，有關(guān)運(yùn)動(dòng)控制是很重要的，下面我們來(lái)看一看西門子S7-200系列PLC怎樣來(lái)實(shí)現(xiàn)這　　　個(gè)功能。

　　首先，確定使用哪個(gè)端口來(lái)發(fā)脈沖，如采用Q0.0發(fā)脈沖，則它的控制字為SMB67，脈沖同期為SMW68，脈　　　沖個(gè)數(shù)存放在SMD72中，

　 下面是控制字節(jié)的說(shuō)明：

Q0.0 Q0.1 控制字節(jié)說(shuō)明

　SM67.0 　SM77.0 　PTO/PWM更新周期值 0=不更新，1=更新周期值

　SM67.1 　SM77.1 　PWM更新脈沖寬度值 0=不更新，1=脈沖寬度值

　SM67.2 　SM77.2 　PTO更新脈沖數(shù) 0=不更新，1=更新脈沖數(shù)

　SM67.3 　SM77.3 　PTO/PWM時(shí)間基準(zhǔn)選擇 0=1微秒值，1=1毫秒值

　SM67.4 　SM77.4 　PWM更新方法 0=異步更新，1=同步更新

　SM67.5 　SM77.5 　PTO操作 0=單段操作，1=多段操作

　SM67.6 　SM77.6 　PTO/PWM模式選擇 0=選擇PTO，1=選擇PWM

　SM67.7 　SM77.7 　PTO/PWM允許 0=禁止PTO/PWM，1=允許

　　這樣根據(jù)以上表格，我們得出Q0.0控制字：SMB67為：10000101

采用PTO輸出，微妙級(jí)周期，發(fā)脈沖的周期（也就是頻率）與脈沖個(gè)數(shù)都要重新輸入。10000101轉(zhuǎn)化為　　16進(jìn)制　為85，有了控制字以后，我們來(lái)寫這一段程序：

　　　根據(jù)上面這段程序，我們知道了控制字的使用，同時(shí)也知道步進(jìn)電機(jī)的脈沖周期與沖個(gè)數(shù)的存放位置（對(duì)　 　Q0.0來(lái)說(shuō)是SMW68與SMD72）。當(dāng)然，VW100與VD102內(nèi)的數(shù)據(jù)不同的話，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)就不一樣。

　　　還有一點(diǎn)需要說(shuō)明得是：M0.0導(dǎo)通---PLC捕捉到上升沿發(fā)動(dòng)脈沖輸出后，想停止的話，只須改變端口脈沖的　控制字，再啟動(dòng)PLS即可，程序如下：

　2.高速計(jì)數(shù)功能。

　　　西門子S7-200系列PLC具有高速計(jì)數(shù)的功能；舉一例子來(lái)談?wù)劯咚儆?jì)數(shù)的用途，我們采用普通電機(jī)來(lái)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，我們想控制轉(zhuǎn)動(dòng)距離，怎么來(lái)解決這個(gè)問題？那么我們可在電機(jī)另一頭與一編碼器聯(lián)接，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，編碼器也隨之轉(zhuǎn)一圈，同時(shí)根據(jù)規(guī)格發(fā)出不同的脈沖數(shù)。當(dāng)然，這些脈沖數(shù)的頻率比較高，PLC不能用普通的上升沿計(jì)數(shù)來(lái)取得這些脈沖，只能通過高速計(jì)數(shù)功能了。

　　　啟動(dòng)高速計(jì)數(shù)功能，也要具有控制字

HSCO HSC1 描述

　SM37.0 　SM47.0 　復(fù)位有效電平控制位 0=高電平有效， 1=低電平有效

　SM37.1 　SM47.1 　啟動(dòng)有效電平控制位于 0=高電平有效， 1=低電平有效

　SM37.2 　SM47.2 　正交計(jì)數(shù)器速率選擇 0=4X計(jì)數(shù)率， 1=1X計(jì)數(shù)率

　SM37.3 　SM47.3 　計(jì)數(shù)方向控制位 0=減計(jì)數(shù)， 1=正計(jì)數(shù)

　SM37.4 　SM47.4 　向HSC中寫入計(jì)數(shù)方向 0=不更新， 1=更新計(jì)數(shù)方向

　SM37.5 　SM47.5 　向HSC中寫入預(yù)置值 0=不更新， 1=更新預(yù)置值

　SM37.6 　SM47.6 　向HSC中寫入當(dāng)前值 0=不更新， 1=更新當(dāng)前值

　SM37.7 　SM47.7 　HSC允許 0=禁止HSC， 1=允許HSC

　　參照上面的表格，我們選擇HSC1高速計(jì)數(shù)器，控制字為SMB47，現(xiàn)在我們啟動(dòng)高速計(jì)數(shù)器HSC1，選擇為增計(jì)數(shù)，更新計(jì)數(shù)方向，重新設(shè)置值，更新當(dāng)前值：這樣的話，HSC1的啟動(dòng)控制高為：11111000轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制為　F8，將啟動(dòng)計(jì)數(shù)器時(shí)當(dāng)前值存放在SMD48中，將預(yù)存置放在SMD52中，具體的程序　如下：

　　　同樣的，如果計(jì)數(shù)器在工作狀態(tài)下想停止計(jì)數(shù)器，也必須改變它的控制字后，啟動(dòng)HSC具體程序　如下：

　?。常?/span> PID回路控制功能。

　　西門子S7-200系列PLC的PID控制相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單，可以通過micro/win軟件的一個(gè)向?qū)С绦?，按照提?/span>,一步一步執(zhí)行您所要求PID控制的屬性即可，在這里談一談PID這三個(gè)參數(shù)的具體意義：P為增益項(xiàng)，Ｐ越大，響應(yīng)起就快，在調(diào)節(jié)流量閥時(shí)：設(shè)定流量為50%，當(dāng)目前流量接近50%，剛超過，如果P值很大的話，那么流量閥會(huì)馬上會(huì)關(guān)閉，而不會(huì)控制在某一區(qū)域。這就是增益項(xiàng)太大引起。在調(diào)節(jié)的過程中應(yīng)該先將P值調(diào)節(jié)比較適當(dāng)了，再去調(diào)節(jié)I值，它為積分項(xiàng)，是在控制器回路中控制對(duì)當(dāng)前值與設(shè)定值相等的偏差范圍。D為微分項(xiàng)，主要作用是避免給定值的微分作用而引起的跳變。

　　在現(xiàn)場(chǎng)的PID參數(shù)的調(diào)整過程中，針對(duì)西門子S7-200型PLC我的建議是在不同的控制階段，采用不同的PID參數(shù)組，具體而言就是當(dāng)目前距離設(shè)定值差距較大時(shí)，采用P值較大的一套PID參數(shù)，如果當(dāng)前值快接近設(shè)定值范圍時(shí)，采用P值較小的一套PID參數(shù)